0-94030

نشریه مهندسی دریــا سال سیزدهم/ شماره52/ بهار و تابستان 6931 )36-601(

تاثیر جزر ومد بر رفتار بلند مدت مورفولوژی در حوضچه وسیع جزر و مدی-مطالعه موردی خور موسی
محمد فیاض 1، مهدی شفیعیفر 2*، علی دستغیب 3
1 دانشجوی دکتری عمران سازههای هیدرولیکی، دانشکده عمران تربیت مدرس؛ m.fayyaz@chmail.ir
عضو هیئت علمی و مدیر گروه سازههای دریایی دانشکده عمران دانشگاه تربیت مدرس؛ shafiee@modares.ac.ir
5410209919716

1268732112263

Downloaded from marine-eng.ir at 17:04 +0330 on Monday October 30th 2017

Downloaded from marine-eng.ir at 17:04 +0330 on Monday October 30th 2017

عضو هیئت علمی و مدیر گروه آب UNESCO-IHE دلفت هلند؛ a.dastgheib@gmail.com اطلاعات مقاله

چكيده

چكيده

رفتار مورفولوژیکی حوضجه های جزرو مدی و خورها معمولا با برخی روابط تجربی مبتنی بر مشاهدات عینی فرموله می شوند. اگرچه روابط تجربی موجود برخی الگوهای مورفولوژی را توصیف مینمایند؛ ولی قابل تعمیم به شرایط پیچیده نمیباشند و به دلیل کمبود مشاهدات برای مناطق مختلف با شرایط مورفولوژی گوناگون، اعتبار محدودی دارند. با توجه به پیشرفتهای اخیر در توسعه مدلهای عددی، در حال حاضر مدلهای فرآیند محور بلند مدت مورفولوژی قادر به شبیه سازی رفتار مورفولوژیک حوضچههای جزر و مدی وسیع در بازه زمانی طولانی هستند.
هدف از این مطالعه ارزیابی تاثیر نیروی جزر و مد بر تعادل مورفولوژی با برپاسازی آزمایشگاهی عددی و تولید دادههای کافی در مورد حوضچه جزر و مدی خور موسی میباشد. در این راستا پارامترهای مهم رسوبی ارزیابی گردیده و سپس رفتار بلند مدت مورفولوژیک خور موسی تحت نیروی جزر و مدی ارزیابی شده است. با توجه به هزینه محاسباتی مدلهای بلند مدت و همچنین تعداد زیاد مدلهای مورد نیاز، در این تحقیق از روشهای بهینه سازی جهت طراحی سناریوهای مورد نیاز آزمایشگاه عددی استفاده شده است. پاسخ سناریوها با استفاده از روشهای آماری تحلیل گردید تا تعریف جامعی از تاثیر جزر و مد بر تغییرات بلند مدت مورفولوژی ارائه گردد. مقایسه نتایج مدل و اندازهگیریها نشان میدهد روش استفاده شده در این مقاله نتایج مدل بلند مدت مورفولوژی در شرایط مختلف را بهبود داده است؛ در حالیکه از لحاظ زمان محاسبات نیز کارآمد میباشد. تاریخچه مقاله:
تاریخ دریافت مقاله: 51/05/6932 تاریخ پذیرش مقاله: 03/66/6932

كلمات كلیدي:
مدلسازي بلند مدت مورفولوژي واقعیت مجازي
شبیه سازي واقع گرایانه

Tidal Effects on Long-Term Morphology Behavior in Large Tidal BasinCase Study of Musa Estuary

Mohammad Fayyaz 1, Mehdi Shafieefar 2*, Ali Dastgheib 3

Ph.D. Candidate of Hydraulic Structure, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran; M.fayyaz@chmail.ir
Professor of Civil Engineering Department, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran; shafieefar@chmail.ir
Assistant Professor of UNESCO-IHE, Delft, Netherlands; a.dastgheib@gmail.com

ARTICLE INFO

ABSTRACT

ABSTRACT

Article History:
Received: 13 May. 2016
Accepted: 28 Jan. 2017
Tidal basins have been formulated by some empirical relations based on field observations. Although empirical relations explain some morphological patterns, they are not applicable to all conditions. This study aims to evaluate the effects of morphological parameters on tidal basin equilibrium by setting up a numerical lab for the case of Musa Tidal Basin (MTB). In

Keywords:
Long-Term Simulation
Morphology
Statistical Approach
Realistic
Deterministic order to assess the morphology pattern which is affected by parameter values and to reduce the computational cost of long-term models, efficient scenarios are designed optimize the number of runs. Then the responses are analysed by statistical approaches to define comprehensive effects of those parameters on the simulated morphological equilibrium. This methodology improves the long-term results in different conditions, which is confirmed by the comparison of the output and measured data.

36
1268732112263

Downloaded from marine-eng.ir at 17:04 +0330 on Monday October 30th 2017

Downloaded from marine-eng.ir at 17:04 +0330 on Monday October 30th 2017

1 – مقدمه
حوضچههاي جزر و مدي اصطلاحا به حوضچههاي تشکیل شدده بداپشتههاي رسوبی یا دهانده رودخاندههدا الادلام مدیشدود سیسدتمحوضچههاي جزر و مدي را می توان به دو گروه با پشدته رسدوبی ورودخانهاي تقسیم نمود حوضچههاي با پشته رسوبی پس از شکاف بخشی از یک پشته تشکیل شده در حالیکه نوع رودخانهاي آن پس از استغرام دهانه یک رودخانه تشکیل میشدود [6] حوضدچه هدايجزر و مدي بخش مهمی از سواحل دنیا را تشدکیل مدیدهندد كدهمعادل 60 -69 % خطوط ساحلی است [5] حوضدچه هداي جدزر ومدي داراي اهمیت فراوانی به لحاظ اقتصادي )براي نمونه با فدرا هم كردن بنادر لابیعی، آبراهههاي سرزمینی، نواحی تفریحدی و مندابعسرزمینی(، و زیستی )بد ه لحداظ فدراهم نمدودن زیسدتجاه جدانوراندریایی، پرندگان مهاجر و منابع تغذیه آبزیان( میباشند [9] به دلیدل بدازه وسدیع مقیدا هداي زمدانی و مکدانی و پارامترهدايمورفول وژي متع دد، رفت ار حوض چهه اي ج زر و م دي پیچی ده میباشند اگرچه كل سیستم حوضچه )بزرگ مقیا ( و المانهدايمورفولوژي )ریز مقیا ( پاسخهداي متفداوتی دارندد [1]، تغییدراتمقیا مکانی به رفتار ریز مقیا هدا و بده ببدارتی بده پارامترهدايرسوبی بستجی دارد تغییر محدود در هر یک از پارامترها مدی توانددمنجر به تغییر كلی الجو و مقادیر گردد براي پیشبینی پاسدخ هدايمورفودینامیک و اتخاذ تصدمیمات راهبدردي درک كداملی از رفتدار المانها و پارامترهاي حوضچههاي جزر و مدي ضدروري اسدت [2-3]
35
مقیا هاي بدزرگ زمدانی و مکدانی مددلهاي بلندد مددت الالابداتجامعی را براي تصمیم گیدران در زمینده مددیریت ندواحی سداحلیفراهم مینماید در لاول چند دهه گذشته مدلهاي مختلف رفتاري و فرآیندي براي مشخص نمودن تعادل )كه ببارت اسدت از شدرای پایدار مورفولوژي در حوضچه جزر و مدي( و براي محاسبه تغییرات مورفولوژي در حوضچههاي جدزر و مددي توسدعه یافتده اندد مددلرفت اري ب ا اس تفاده از رواب تجرب ی توس عه یافت ه خصوص یاتمورفولوژی ک حوض چه ج زر و م دي را تعری ف م ینمایدد ایدد خصوصیات در برگیرنده تركیبی از پارمترهاي حوضچه نظیر رابطدهP( P/A: حجم محصور شده بدی حدداك ر و حدداقل تدراز آ، A : مساحت حوضچه( براي مطالعه داخل حوضدچه [60-61]، Af/Ab )Af: مساحت ناحیه بدی جدزر و مددي6، Ab: مسداحت حوضدچه(براي ارزیابی ناحیه بی جزر و مدي [66، 61-56]، تبدادل رسدوبیحوضچه براي تحلیل تمام نواحی حوضچه جزر و مدي [55] و a/h و a( VS/VC: دامنه جزر و مد ،h: بمق متوس كانالهداي جدزر ومدي ، Vs: حجم آ ذخیره شده در ناحیه بی جزر و مددي،VC : حجم كاندال( بدراي مطالعده تشدکیل كاندال [55-52] مدی باشدند مدلهاي مبتنی بر تحلیل نیز همزمان به ابدزاري قدرتمندد تبددیلشدند كه توانایی تخمی تعادل بلندد مددت مورفولدوژي و محاسدبهتغییرات را دارند ای مدلها امکان شبیهسازي موارد متعددي نظیر تعادل حوضچه جزر و مدي [51-99]، انتقدال رسدوبات و تغییدراتمورفولوژي ناشی از احداث سازهها [55]، تداثیر افدزایش سدط آ دریا، تغییرات رژیدم رودخاندههدا، تغییدرات رسدوبات ورودي [91]، مورفولوژي رودخانه و مصبها در مقیا هاي زمانی چند قرن [51،
92، 91]، و تغییرات كانال جزر و مدي [91، 91] را دارند مدلهاي بددي بلند مدت مورفولوژي مبتنی بر فرآیند را مدی تدوانب ه دو روش اساس ا متف اوت اس تفاده نم ود: واقعی ت مج ازي 5 و شبیهسازي واقدع گرایانده9 [91] اغلدب مددلهدا قطعدی هسدتند وواقعی ت مج ازي را ایج اد م یكنن د و در واق ع فع ل و انفع ا ت مورفولوژي را تا حد امکان نزدیک به واقعیت معرفی میكنند Van der Wegen وJaffe مطالعه كاملی را گدزارش كردندد كده حتدیشامل آنالیز حساسیت نیز میشود [93] ولدی اید روش اغلدب بدهمنظور انجام شبیه سازي1 در بازه زمانی گذشته اسدتفاده مدیشدود،درحالیکه نتایج مدل در برابر الالابات مشاهداتی كالیبره میشدو ند بنابرای شرای اولیه مدل ممک است با رواب مدل كه اغلب سدادهسازي شدده اندد تطدابق نداشدته باشدد در نتیجده اید روش مددلمورفولوژي را بر مبناي نتایج بازه زمانی گذشته متعادل مینمایدد وفرسایش یا رسوبجذراي ممک است بدا الجدوي مشداهداتی متفداوتگردیده و حتی آنالیز حساسدیت نیدز پاسدخجو نباشدد [6] در اید مطالعه روش شبیه سازي واقع گرایانه بکار رفته و با استفاده از یدکبتیمتري شماتیک تاثیر پارامترهداي اصدلی مورفولدوژي بدر تعدادلمورفولوژیک حوضچه جزر و مدي تحلیل شده است اید مددل بدهالجویی نزدیک به واقعیت منتج میشود، ولی تضدمینی بدراي مددلشدن صحی تاثیرات پارامترها وجود ندارد، و همدانطور كده درانکدر بیان كرد بررسی مجموبهاي از سناریوها بدراي قضداوت نسدبت بدهتاثیرات پارامترهاي مورفولوژي ضروري است[6] با توجه به هزیندهمحاسباتی بدا ي مددلهدا ي بلندد مددت و محاسدبات زیدادي كدهمیبایست براي پوشش دادن تمام تاثیرات مورفولدوژي انجدام شدود، لاراحی بهینهاي از سناریوهاي مورد نیاز بدراي آزمدایش بدر مبندايالجوریتم D-Optimal بکار رفته تا تعداد مدلسازيها بهینه شدده ودقت افزایش یابد
1268732112263

Downloaded from marine-eng.ir at 17:04 +0330 on Monday October 30th 2017

Downloaded from marine-eng.ir at 17:04 +0330 on Monday October 30th 2017

در ای مطالعه حوضچه جزر و مدي خور موسی كه از نوع بدا پشدتهرسوبی است براي مطالعه موردي انتخا شدده اسدت ابتددا بجدايتلاش براي شبیه سازي دقیق شرای ، مدل براي بررسدی فرآیندد وتاثیر پارامترهاي اصلی نظیر انددازه ذرات رسدوبی 50d، رسدوبات دردستر ، چسبندگی و نتیجتدا بسدیاري دیجدر پارامترهداي وابسدتهاستفاده شد نتایج با رواب تجربی مقایسه گردید، سپس با اسدتفادهاز متغیرهاي آماري، مدل با بتیمتري اندازه گیدري شدده مقایسده وبهتری مقادیر پارامترهاي مورفولوژي از لاریق پروسهاي متشدک ل از روشهاي شبیه سازي حقیقدی و قطعدی انتخدا گردیدد از ایندرومیتوان هدف از ای تحقیق را بصورت زیر خلاصه نمود:
6- ارزیابی تاثیر پارامترهاي اصلی رسوبی بدر تغییدرات بلندد مددتمورفولوژي با استفاده از سناریوهاي لاراحی شدده بدراي آزمایشدجاهبددي خور موسی
5- درک رفت ار مورفولوژی ک بلن د م دت خ ور موس ی از لاری ق تحلیلهاي آماري
9- شبیهسازي بلند مددت مورفولدوژي خدور موسدی بدا روش واقدعگرایانه

– روش انجام مطالعه
هدف از ای تحقیق ارزیابی تاثیر مولفه هیدرودینامیک جزر و مد بر تعادل مورفولوژي بلند مدت است حوضچه جزر و مدي خور موسی به بنوان مطالعه موردي در نظر گرفته شدد و تداثیر اید مولفده بدرپارامتره اي اص لی مورفول وژي در ش رای تع ادلی ب ا اس تفاده ازمدلسازي 12 سناریوي بهینه شده تحلیدل گردیدد بعدلاوه شدرای تعادل خور موسی با مقایسه نتایج مددل بدا مقدادیر انددازهگیدري وهمچنی رواب تجربی تعریف گردید

2-1- محدوده مورد مطالعه
خور موسی در محدوده انتهایی شمال غربی خلیج فار قرارگرفتدهو بخشی از سواحل جنوبی ایران را تشکیل میدهد كه در بر دارنددهبنادر متعدد و مهمی میباشد ای سیستم پشته جزیدره اي2 بخدشوسیعی از نواحی فعال جزر و مدي را از خلیج فار جدا مینمایدد همانطور كه در شکل 6 نشان داده شده است ای حوضدچه جدزر ومدي متشکل از دلتاهاي فروكشی1 كم بمق و وسیعی است كده بداكانالهاي بمیق و كم برض به یکدیجر متصل شدهاندد، چهدار زیدرحوضچه اصلی ای خور در شکل 6 نمایش داده شده است در اید مطالعه تمام حوضچه جزر و مدي موسدی شدامل زیدر حوضدچههدا،دلتاهاي فروكشی و كانالهاي جزر و مدي در نظر گرفته شده است با وجود تمام مداخلاتی كه توسد بشدر یدا لابیعدت بدر روي خدورموسی ابمال شده است در اید مطالعده نشدان داده شدد كده اید حوضچه جزر و مدي به تعادل نهایی خود رسدیده اسدت همانجوندهكه در مطالعات دستغیب و همکاران، رنجر و پارنتنزكی، ایسدینک و ونگ و همکاران به صفر گراییدن تغییرات پارامترهاي حوضچه جزر و مدي به بنوان شاخصی از تعادل نهدایی معرفدی گردیدده [3، 66، 63، 55]، در ای مطالعه نیز با اسدتفاده از اید پارامترهدا مشدخصگردید خور موسی به تعادل نهایی خود رسیده و مداخلات لابیعی و غیر لابیعی تاثیر قابل توجهی بر تعادل نهایی خور ندارد مدداخلاتانجام شده در خور موسی نسبت به حجم كدل رسدوبات بده تعدادلرسیده ناچیز بوده و تعادل را بدر هدم نمدیزندد از ایندرو مدیتدوانوضعیت فعلی خور را شکل به تعادل رسیده آن فرض نمود در اید شرای میتوان مشخصات المانهاي مورفولوژیک حوضچههاي جزر و مدي را با استفاده از رواب تجربی بیان نمود

شكل 1- موقعيت حوضچه خور موسی )طول 1/94 و عرض 9/03 درجه(. خطوط مشخص کننده مرزهای چهار زیر حوزه اصلی میباشند. خور موسی از طریق کانال غربی که تا پایين تصویر ادامه یافته به خليج فارس متصل شده است.

39
1268732112263

Downloaded from marine-eng.ir at 17:04 +0330 on Monday October 30th 2017

Downloaded from marine-eng.ir at 17:04 +0330 on Monday October 30th 2017

حوضچه جزر و مدي موسدی از شدرای منحصدر بفدردي بده لحداظاندركنش انواع رسوبات برخوردار است رسدوبات چ سدبنده در كندارغیر چسبنده موجب گردیده تا دلتاهاي فروكشدی بدا شداخا هدايكشندي متعدد، بمیق و كم برضی به یکدیجر متصل شده و ناحیدهمورفولوژیک به شدت فعالی را در لاول شدکل گیدري، تکامدل و بدهتعادل رسیدن ای خور داشته باشد در ورودي ای محدوده ایستجاه جزر و مدي وجود دارد كه تغییرات سط آ و ثابتهاي هارمونیک جزر و مدي را با دقت قابل قبولی ارائه مینماید همچنی بملیداتهیدروگرافی كداملی مربدوط بده سدال 6919 از تمدام ندواحی اید محدوده در دستر است كه به منظور صحت سدنجی نتدایج مددلمورد استفاده قرار گرفته است

2-2- شرح و برپاسازی مدل
از مدل بددي دو بعدي متوسد گیدري شدده در بمدقDelft3D جهت مدلسازي استفاده شده كه جزئیات بیشتر از ای مدل توسد لسر و همکاران ارائه شده است [10] ای مدل میتواند بدا اسدتفاده
از روش تفاض ل مح دود و ش بکه بن دي منحن ی الخ مع اد ت پیوس تجی و ممنت وم را ح ل نم وده و تغیی رات هی درودینامیک و مورفولوژیک را در مقیا هاي زمانی متفاوت محاسبه نماید انتقدالرسو به شکل بار بستر و بار معلدق یکجدا و بدا اسدتفاده از روابد انجلاند هنس همانطور كه توس دستغیب شدر داده شدده اسدتمدلسازي گردید و تبادل رسوبات با بستر از رابطه اكسدنر محاسدبهمیشود [55] بدا توجده بده اهمیدت مدلسدازي همزمدان رسدوباتچسبنده و غیر چسبنده جهت ارزیابی تاثیر هر یک و اندركنش آنها با یکدیجر بر شکل نهایی تعادل مورفولوژي از روش ون لدن استفاده ش ده اس ت [16] ون كس



قیمت: تومان

دسته بندی : مهندسی دریا و بندر

دیدگاهتان را بنویسید